VeSyMA Suite
Bibliotheken voor modellering en analyse van voertuigsystemen

• CAN-bus-stijl controlBus voor de distributie van voertuiggegevenssignalen
• Multibody-modellen voor ideale handmatige, automatische of geautomatiseerde handmatige transmissies met dubbele koppeling
• Mapped benzine- en dieselmotormodellen inclusief multibody- en wrijvingseffecten
• Variabele brandstoftankmassa met dynamische positie van het zwaartepunt en traagheid
• 1D onafhankelijke remmodellen, van geïdealiseerd tot hybride compatibel, brake-by-wire en pseudo-hydraulische modellen met enkele/dubbele cilinder
• Tabelgebaseerde DC-motor met statische en dynamische state-of-charge (SOC) batterijmodellen
• 1D-aandrijflijn, inclusief FWD-, RWD- en 4WD-lay-outs
• Open- en closed-loop bestuurdersmodellen die in staat zijn tot longitudinale controle van voertuigen met vooraf geladen standaard rijcycli: NEDC (volledig, stedelijk en extra-stedelijk), Artemis (standaard en 130) en de FTP 75 (EPA City) cyclus

Voertuigsjabloonmodellen in de VeSyMA-bibliotheek tonen verschillende voertuigconfiguraties, van standaard voertuigen met één verbrandingsmotor tot hybride elektrische en volledig elektrische voertuigen.

Ontworpen met een modulaire aanpak, kunnen subsysteemmodellen van verschillende media en/of complexiteit in hetzelfde sjabloonmodel worden gebruikt, waardoor alle VeSyMA-uitbreidingsbibliotheken compatibel zijn met elkaar. Daarnaast deelt elk sjabloon zelf een gemeenschappelijke basisklasse; verschillende voertuigen met uiteenlopende lay-outs zijn compatibel op het hoogste experimentniveau, wat betekent dat voertuigen eenvoudig kunnen worden gewisseld in experimenten en back-to-back kunnen worden getest.

VeSyMA-voertuigmodellen bestaan uit de volgende subsysteemcomponenten:

• 4 afzonderlijke wiel-/bandmodellen
• Carrosseriemodel
• Afzonderlijke subframemodellen voor en achter
• Afzonderlijke asmodellen voor en achter
• Remmenmodel
• Aandrijflijnmodel
• Transmissiemodel
• Motormodel (indien van toepassing)
• Aandrijflijnophangingsmodel
• Motorkoelsysteem (indien van toepassing)
• Front of Engine Accessory Drive (FEAD)-model (indien van toepassing)
• Smeringsmodel (indien van toepassing)
• Brandstoftank (indien van toepassing)
• Batterijmodel (indien van toepassing)
• Motormodel (indien van toepassing)
• Elektrische motortransmissie (indien van toepassing)

• Ontwikkeling van regelsystemen met behulp van gedetailleerde fysieke modellen van verbrandingsmotoren.
• Ondersteunt motoren met vonkontsteking en compressie-ontsteking als mean-value of krukashoek-geresolveerde modellen.
• Bevat turbocharger- en superchargermodellen voor motoren met drukvulling.
• Legt de volledige transiënte respons van de motor vast (luchtstroom, multi-body en 1D-mechanica en thermische effecten).
• NVH- en prestatieanalyse in het voertuig in combinatie met de Powertrain- en Vehicle Dynamics-bibliotheken.
• Fysieke foutinvoeging.
• Vermindering van de testtijd op de rollenbank.
• Herhaalbare virtuele testomstandigheden.
• Real-time mogelijkheden.
• Animatie is ingebouwd in de modellen.
• Nabehandeling.

De Mean Value-versie voorspelt de over de cyclus gemiddelde luchtstroom en het koppel dat door de motor wordt geproduceerd.

De massadebieten van de cilinders worden berekend via een op vergelijkingen gebaseerde aanpak, waardoor de motorcapaciteit binnen redelijke grenzen kan worden geschaald. Hiermee kunnen downsizing-studies worden uitgevoerd met behulp van de bibliotheek.

De verbrandings- en emissiemodellering is gebaseerd op kenvelden, waarbij de spruitstukdruk en het motortoerental de primaire inputs voor de kenvelden zijn, met verdere correcties voor het ontstekingstijdstip en de lucht-brandstofverhouding (AFR).

Deze versie van de Engine-bibliotheek is bijzonder geschikt voor rijeigenschapsanalyse waarbij het effect van gaskleptransiënten op het gedrag van de aandrijflijn wordt onderzocht. Daarnaast is deze versie van de bibliotheek ook geschikt voor onderzoek naar de light-off van de katalysator.

De Crank Angle Resolved-versie voorspelt de cyclische variaties voor luchtstroom en koppel. Dit is een uitbreiding op de Mean Value-versie van de bibliotheek.

De warmteafgifte bij verbranding wordt gemodelleerd via een voorspellend model met twee zones of een Wiebe-model met tabelgebaseerde coëfficiënten. De tabel definieert de Wiebe-modelcoëfficiënten bij verschillende motortoerentallen, belastingen en lucht-brandstofverhoudingen. Er zijn warmteafgiftemodellen voor zowel compressie- als vonkontsteking beschikbaar. Port fuel- en directe injectie worden ook ondersteund.

De stroming door het motorblok wordt bepaald door de klepgeometrie en openingskarakteristieken en het zuiger-cilinderassemblagemodel. Effecten van klep- en ontstekingstijdstip op de vloeistofdynamica en het verbrandingsmodel betekenen dat de motorprestaties kunnen worden onderzocht met deze versie van de bibliotheek.

Deze versie van de Engine-bibliotheek is bijzonder geschikt voor NVH-analyse van de aandrijflijn, motorsteunexcitaties, starten en gedetailleerde wrijvingsmodellering.

• Dubbele wishbone-ophangingsmodellen met pushrod/pullrod of directe veerbediening.
• Starre as met truck arms en panhardstang voor NASCAR
• Kinematische modellen met optionele compliantie in fuseestukken, spoorstangen, stabilisatorstangverbindingen, pushrods en binnenboordsteunen.
• De ophangingsmechanismen bevatten een volledige reeks afstelshims, die op een fysiek realistische manier worden toegepast door shim-maten te definiëren.
• Alle modellen zijn geoptimaliseerd om in real-time te draaien ter ondersteuning van hardware-, software- en driver-in-the-loop-simulaties.
• Experimenten voor setup-berekeningen bieden een handige methode voor het bepalen van de aanpassingen die nodig zijn voor een gewenste voertuigsetup.
• Pacejka-bandmodellen die bandenspanning en aerodynamische effecten bevatten.
• Er zijn verschillende aerodynamische modellen beschikbaar om het aerodynamische effect van de carrosserie en vleugels op het chassis te implementeren.
• Toegang tot alle experimenten en bestuurdersmodellen die beschikbaar zijn in VeSyMA Suspensions.

De VeSyMA Motorsports-bibliotheek biedt een uitgebreide collectie dubbele wishbone-ophangingsconfiguraties voor open-wheel racetoepassingen zoals Formule 1, IndyCar en vergelijkbare voertuigconfiguraties. De modellen bevatten opties voor pushrod- en pullrod-bediening met talrijke binnenboord-ophangingsarrangementen.

De binnenboord-ophangingsmodellen bestaan uit combinaties van rijveren, dempers, heave-veren, monoshock, inerter en stabilisatorsystemen, evenals het rocker-mechanisme. Deze geoptimaliseerde ophangingsmodellen maken real-time uitvoering mogelijk zonder extra gedetailleerd werk door de gebruiker.

Alle ophangingsmodellen die in VeSyMA Motorsports worden geleverd, beschikken over een volledige reeks aanpassingen, die op een fysiek realistische manier zijn geïmplementeerd door de toevoeging van shims met aanpasbare afmetingen. De mechanismen bevatten ook veer-voorspanningsregelaars. Experimenten voor setup-berekeningen bepalen automatisch de aanpassingen en voorspanningen die nodig zijn om een gespecificeerd setup-doel te bereiken.

Geometrie-records worden gebruikt in de ophangingsmodellen voor handige parametrering via een enkele interface. De bibliotheek biedt een eenvoudig hulpmiddel om de setup-resultaten gemakkelijk vast te leggen in een nieuw geometrie-record. Met deze methode kan de gebruiker snel de geometrie en setup van een voertuigmodel wijzigen.

VeSyMA Motorsports bevat ondersteuning voor NASCAR, waarbij het voorwielophangingsmodel een dubbele wishbone-ophanging is met buitenboordveren en -dempers, maar met gebruik van hetzelfde geoptimaliseerde real-time model als de andere versies van de bibliotheek. Het truck arm-achterwielophangingsmodel is ontwikkeld en geoptimaliseerd om real-time bruikbaar te zijn.

De bibliotheek bevat algemene setup-procedures met methoden om de aanpassing van de experimenten mogelijk te maken, zodat ze aansluiten bij het proces van uw eigen team. Deze experimenten maken het afstellen van wielbelastingen, framehoogtes en wielhoeken (toespoor en camber) mogelijk.

Voor sportwagenraces en krachtige toepassingen biedt de bibliotheek dubbele wishbone-ophangingsconfiguraties met direct werkende veren, dempers en stabilisatorstangen.

Alle ophangingsmodellen die in VeSyMA Motorsports worden geleverd, beschikken over een volledige reeks aanpassingen, die op een fysiek realistische manier zijn geïmplementeerd door de toevoeging van shims met aanpasbare afmetingen. De mechanismen bevatten ook veer-voorspanningsregelaars. Experimenten voor setup-berekeningen bepalen automatisch de aanpassingen en voorspanningen die nodig zijn om een gespecificeerd setup-doel te bereiken; deze zijn beschikbaar voor zowel halve auto- als volledige chassismodellen.

Geometrie-records worden gebruikt in de ophangingsmodellen voor handige parametrering via een enkele interface. De bibliotheek biedt een eenvoudig hulpmiddel om de setup-resultaten gemakkelijk op te slaan in een nieuw record. Met deze methode kan de gebruiker snel de geometrie en setup van een voertuigmodel wijzigen.

Deze bibliotheek biedt voertuigcarrosseriemodellen specifiek voor motorsporttoepassingen, inclusief ballastlocaties en aerodynamische modellen met afzonderlijke carrosserie, voor- en achtervleugels. De aerodynamische voorbeelden maken gebruik van enkele coëfficiënten of opzoektabellen voor handige parametrering, maar de sjablonen en componenten kunnen worden gebruikt en gewijzigd als een complexer aerodynamisch model vereist is.

• Gedetailleerde aandrijflijnmodellering met efficiënte simulatie als een multibody-systeem.
• Bevat motor-, transmissie-, aandrijflijn- en chassismodellen voor volledige voertuigsimulatie.
• Bouw complexe mechanische systemen op uit individuele elementen zoals lagers, assen, tandwielen, koppelingen, verbindingen en montagesystemen.
• Evalueer 3D-tandwielkrachten, lagerbelastingen en verliezen.
• Assen met een groot aantal lineaire en niet-lineaire compliantiekarakteristieken.
• Longitudinale chassismodellen met Pacejka-bandenslip en eenvoudige ophanging met pitch en bounce.
• Compatibel met de Vehicle Dynamics-bibliotheek, Engines, Powertrain en SmartElectricDrives-bibliotheken.
• 3D-effecten (koppelreacties, gyroscopische effecten enz.).
• Snellere simulatieprestaties dan de standaard multibody-bibliotheek.
• Flexibele implementatie.
• Zeer configureerbaar met een breed scala aan componentgetrouwheid.

De bibliotheek wordt in veel verschillende toepassingen toegepast, als volgt:

• Beoordeling van voertuigprestaties, brandstofverbruik en rijeigenschappen waarbij de volledige beweging van de aandrijflijn wordt vastgelegd
• Hardwarespecificatie – volledige torsiekarakteristiek van transmissie en aandrijflijn
• Conceptueel architectuurontwerp – efficiëntiestudies
• Optimalisatie van regelsystemen met behulp van gedetailleerde fysieke modellen van het volledige voertuig
• Modale analyse van de aandrijflijn* voor het voorspellen van torsie-excitatiemodi, d.w.z. shuffle
• Schakelkwaliteit en -gevoel – gedetailleerde componenten voor het vastleggen van de dynamica van het schakelsysteem
• Interactie tussen aandrijflijn en chassis – PTDynamics is volledig compatibel met de Vehicle Dynamics-bibliotheek, waardoor de interactie tussen het chassis en de aandrijflijn kan worden geanalyseerd

• Engines: Op kenvelden gebaseerd motormodel voor koppelgeneratie, emissies en berekening van het brandstofverbruik. Eenvoudige motorregelaars zijn ook inbegrepen voor stationair toerental en brandstofregeling.
• Transmission: Koppelomvormers, retarders, schakelmechanismen inclusief synchronisaties, pallen en schakelwalsen. Aandrijflijnsteunen zijn inbegrepen met verschillende vrijheidsgraden (DOF) en compliantiekarakteristieken.
• Drivelines: Verzameling van voorbeelden en experimenten samengesteld uit voorbeeldmodellen uit de pakketten voor assen, verbindingen en differentiëlen.
• Chassis: Eenvoudig chassis met pitch- en roll-vrijheidsgraden, evenals lineaire en Pacejka-bandmodellen zijn inbegrepen voor longitudinale dynamica. Verschillende wegdefinities zijn ook inbegrepen.
• Clutches: Talrijke componenten voor het modelleren van koppeloverdracht in een breed scala aan koppelingselementen. Natte en droge meervoudige platen, conus-, band- en dog-elementen zijn allemaal inbegrepen, variërend van eenvoudige tot complexe geometrie-gedefinieerde reacties.
• Differentials: Sjablonen en voorbeelden van tandwiellager- en asarrangementen voor een breed scala aan differentieelarrangementen (open en torsen) inclusief slipregelsystemen.
• Gears: Tandwielingrijpingsmodellen met 3D-krachtberekeningen met optionele speling, ingrijpingsstijfheid en efficiëntie voor rechte en schuine tandwielen. Talrijke planetaire configuraties zijn ook inbegrepen, configureerbaar voor verschillende getrouwheidsniveaus. Eenvoudige kettingaandrijvingsmodellen zijn ook inbegrepen.
• Joints: Multibody-modellen van een breed scala aan verbindingen in krachtoverbrengingssystemen, waaronder homokinetische, universele en schuifverbindingen.
• Shafts: Talrijke opties voor uniforme en samengestelde assen zijn inbegrepen met een breed scala aan torsiekarakteristieken, van rigide en eenvoudig lineair tot niet-lineair plastisch vervormbare karakteristieken, met behulp van een computationeel efficiënte multibody-aanpak.
• Linearization: Pakket voor analyse van lineaire systemen met functies voor analyse van eigenfrequenties en grafieken.
• Brakes: Eenvoudige schijfremmodellen zijn inbegrepen.
• Drivers: Open- en closed-loop bestuurders beschikbaar voor rijcycli en eenvoudige bronmanoeuvres, evenals specifieke TipIn- en idiot start-tests.

• Volledige voertuigdynamica-experimenten met open- en closed-loop manoeuvres
• Pacejka MF 6.1/6.2 bandmodellen met F-Tyre ondersteuning (optie voor multi-threading)
• 4/7-post rig experimenten plus K&C-tests
• Volledige multibody geparametriseerde ophangingsverbindingsmodellen
• Geconcentreerde verbindingscompliantiemodellen
• Individuele montagebussen voor verbindingen en stabilisatorstangen
• 3D-wegmodellen inclusief zowel hoog- als laagfrequente/amplitude kenmerken
• Tabelgebaseerde ophangingen en geaggregeerde verbindingen ondersteunen real-time toepassingen
• Closed- en open-loop bestuurdersmodellen
• Volledig opgebouwde voorbeeldvoertuigmodellen

Om de ontwikkeling van real-time modellen te vergemakkelijken, zijn alle ophangingsverbindingen in de Suspensions-bibliotheek geoptimaliseerd voor prestaties. Er is zorgvuldig op gelet dat de strategie voor toestandselectie die in elk verbindingsmodel wordt gebruikt, de hoogst mogelijke simulatiesnelheid biedt zonder dynamische toestanden binnen het model.

Daarnaast bevat de Suspensions-bibliotheek innovatieve geaggregeerde verbindingsmodellen, die specifiek zijn ontworpen als geïdealiseerde verbindingen voor real-time toepassingen. Met een ander concept voor kracht- en hoekberekening zijn geaggregeerde verbindingen computationeel efficiënter dan standaard multibody-verbindingen.

Ook inbegrepen in de bibliotheek is de mogelijkheid om een multibody-ophangingsverbinding in kaart te brengen en een op tabellen gebaseerde benadering te genereren. Een volledige aanvulling van gegevensverzamelingsexperimenten naast de relevante harvesting-functies betekent dat het proces net zo eenvoudig is als het aanwijzen van het gewenste verbindingsmodel dat in kaart moet worden gebracht, het instellen van de parameters voor de uitvoergegevens en het klikken op uitvoeren.

Vanwege de gedeelde afkomst met de VeSyMA-bibliotheek is elk voertuigmodel dat is gebouwd met de Suspensions-bibliotheek compatibel met de real-time simulatorsjablonen in de Driver-in-the-Loop (DiL)-bibliotheek.

Naast de aanvulling van ideale multibody-verbindingen worden ook voorbeelden van niet-lineaire compliante en van bussen voorziene verbindingsmodellen gegeven. Omdat de sjablonen voor verbindingsmodellen zijn ontworpen om zowel ideale verbindingen als verbindingen met bussen te ondersteunen, naast rigide en lineaire compliantieblokken, kan elk verbindingsmodel worden omgevormd tot compliante verbindingen.

Lineaire, niet-lineaire en frequentieafhankelijke bussen zijn beschikbaar in de Suspensions-bibliotheek met een ingebouwde voorspanningsregelaar, die de voorspanningskrachten voor de bussen berekent om ervoor te zorgen dat het verbindingsmodel waarin de bus wordt gebruikt, initialiseert zonder doorbuiging in de bussen buiten een tolerantie die de gebruiker instelt in het afstelproces.

Verbindingscompliantie is geconcentreerd in de armmontage- en veerpootmontagepunten, zodat K&C-effecten (kinematica en compliantie) kunnen worden vastgelegd. Er is een reeks compliantieblokken beschikbaar voor gebruik, variërend van blokken met één translationele of rotationele vrijheidsgraad tot volledige 6 DOF-blokken. Zowel standaard compliantieblokken met veerdempers als computationeel efficiëntere quasi-statische versies zijn beschikbaar.

Individuele kinematica-experimenten voor een kwart auto en een halve auto maken optimalisatie van de ophangingsgeometrie mogelijk. Alle veelgebruikte ophangingsverbindingen zijn als model opgenomen:

• Multilink Hybride
• Dubbele Wishbone
• MacPherson
• Multilink (alleen achter/niet-gestuurd)
• Trapeziumvormig (alleen achter/niet-gestuurd)
• Trailing Arm (alleen achter/niet-gestuurd)

Een reeks volledige voertuigexperimenten is beschikbaar in de Suspensions-bibliotheek, compleet met gekalibreerde bestuurdersmodellen en analysescripts die als commando’s in de experimenten zijn geladen. De dubbele rijstrookwissel-, J-Turn- en Fishhook-experimenten voldoen aan de relevante ISO- en NHTSA-normen. De inbegrepen experimenten zijn:

• Acceleratietest
• Coastdown-test
• Remtest
• Remtest op wegdek met split-mue/split-wrijving
• Dubbele rijstrookwisseltest
• Dubbele rijstrookwisseltest op een ruwe weg
• Slalomtest
• Slalomtest met voertuig uitgerust met ESP (Electronic Stability Programme)
• J-Turn test
• Fishhook-test
• Stuurramptest
• Figure-of-8 closed-loop test
• Banked circle closed-loop test
• Ruwe weg met grote stoepranden test

Naast deze tests is er ook een reeks voertuig-rig-experimenten beschikbaar:

• 7-Post Rig
• 4-Post Rig met variabele normale richting
• Single-Post rig
• Laterale trekkracht K&C-test
• Pull-down K&C-test
• Volledige voertuigcompliantietest

• Maakt het gebruik van rFpro-circuitgegevens in Dymola-simulaties mogelijk
• Garandeert consistentie tussen de rijsimulator en offline simulatie
• Biedt ondersteuning voor zowel de standaard als high-definition circuitmodellen geleverd door rFpro
• Bevat ondersteuning voor alle bandcontactmethoden die worden ondersteund door rFpro TerrainServer
• Biedt ook ondersteuning voor het ophalen van extra grondcontactpunten voor een gedetailleerde weergave van het oppervlak onder het voertuig